Många skadliga ämnen i avloppsvatten motstår envist att bryts ner av biologiska avloppsreningsverk. Fraunhofer-forskare har utvecklat ett fotokemiskt reaktionssystem där vatten på ett tillförlitligt sätt kan behandlas med höga flöden med UV-ljus utan att behöva tillsätta kemiska katalysatorer. De kommer att presentera en första industriell prototyp i år' s IFAT i München, 5-9 maj.
Det finns många saker i vårt avloppsvatten som inte bör komma in i miljön - ändå tar avloppsreningsverk endast bort en del av dessa föroreningar. I synnerhet har bakterier som vanligtvis används i det biologiska behandlingsstadiet ingen effekt på ihållande substanser, vilka inkluderar mycket stabila kolväteföreningar. Resultatet: rester av rengöringsmedel och bekämpningsmedel samt farmakologiska ämnen når miljövatten. Belastningen från dessa typer av skadliga ämnen i till exempel Nordsjön är redan klart mätbar idag.
Forskare från Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB i Stuttgart har tillsammans med internationella industripartners utvecklat ett nytt kemiskt reaktionssystem som bryter ner dessa typer av elastiska och skadliga molekyler noggrant och effektivt - utan att behöva tillsätta kemikalier som väteperoxid, till exempel. Istället använder forskarna i huvudsak" självläkning" kraften i vatten med hjälp av fotolys (aka fotokemisk dissociation). Principen för fotolys baseras på att vattenmolekyler delas med hjälp av fotoner. Ju kortare ljusets våglängd, desto högre är fotonerna' energi. Forskare använder därför ljuskällor i detta system som avger UV-ljus uteslutande i området 172 nanometer - dvs. extremt energiska fotoner. Så snart dessa fotoner kommer in i vatten delar de H2O-molekylerna och bildar mycket reaktiva hydroxylradier som ett resultat." Dessa hydroxylföreningar har till exempel en ännu högre reaktionspotential än atomärt syre. De kan därför sönderdela även mycket stabila kolväteföreningar som finns i skadliga rester," förklarar Siegfried Egner, chef för avdelningen för fysisk processteknologi vid IGB.
Kontrollera vattnets rörelse
Det finns dock en hake: denna process äger rum endast i omedelbar närhet av UV-sändaren - ett rektangulärt, platt glaselement som är placerat i reaktorkärlet. När kraften appliceras på elementet bildar hydroxylradikalerna ett tunt reaktivt gränsskikt som bara är cirka 50 mikrometer djupt omgivande glasets yttre yta. För att vara säker på att inga skadliga partiklar kommer ut obehandlade måste vattnet styras och verifieras genom detta gränsskikt - en verkligt knepig uppgift. Å ena sidan måste du se till att hela innehållet i reaktorkärlet behandlas. Å andra sidan vill forskarna vara så säkra som möjligt att varje bildad hydroxylradikal också används för en kemisk reaktion. Detta beror på att de extremt reaktiva hydroxylradikalerna är extremt kortlivade. Om inget" färskt" molekyler befinner sig att reagera med under detta tidsintervall, går hydroxylradikalernas energi oanvänd. Experterna i Stuttgart har lyckats kontrollera vattnets rörelse så exakt att allt reaktorkärlinnehåll behandlas på ett tillförlitligt och mycket effektivt sätt.
Den första industriella prototypen, som har en genomströmning på 2,5 kubikmeter per timme, kommer att visas av forskarna och deras industripartners på mässan." En viss variation är normal, eftersom bearbetningshastigheten naturligtvis också beror på graden av kontaminering," förklarar Egner. För att vara säker på att vattnet faktiskt släpps ut endast om dess kvalitet är oklanderlig, är enheten utrustad med en extra säkerhetsmekanism. Ett sensorsystem är beläget precis vid utloppsporten som övervakar vattnet för skadliga ämnen. Vattnet släpps ut först när föroreningar faller under ett maximalt tillåtet värde. Hela enheten är helautomatisk och programmerbar - till exempel kan den slås på och av beroende på de elektriska strömhastigheter som erbjuds.
Berättelsekälla:
Materialtillhandahålls avFraunhofer-GesellschaftObs! Innehållet kan redigeras för stil och längd.
